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期刊信息/Journal information
铁道科学与工程学报
铁道科学与工程学报

余志武

双月刊

1672-7029

jrse@mail.csu.cn

0731-82655133；82656174

410075

长沙市韶山南路22号

铁道科学与工程学报/Journal Journal of Railway Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中南大学主办的以理工为主的综合性学术刊物。1979年创刊，1982年公开改进，主要刊登土木工程、建筑工程、交通工程、自动控制、计算机科学与技术、运输管理工程、机电工程、数学力学、基础研究等方面的学术论文。1992年起被列为全国中文核心期刊，1994年被列为美国Ei Page数据库核心期刊。
正式出版
收录年代

    基于XGBOOST-SHAP的地铁建成环境与站点出行距离的非线性关系研究

    李培坤陈旭梅鲁文博马嘉欣...
    1624-1633页
    查看更多>>摘要：相较于传统地铁客流量特征分析,地铁站点平均出行距离的研究可以更加精细化了解地铁网络客流流动性特征.为探究多重建成环境与站点平均出行距离之间的复杂关系,以西安市地铁系统为研究对象,从土地利用、兴趣点分布、周边交通建成环境、站点自身属性等方面构建11种建成环境指标,建立基于极端梯度提升的XGBOOST-SHAP归因分析架构的可解释性机器学习模型,以揭示两者之间的非线性关系.同时,将该模型拟合回归效果与梯度提升决策树(GBDT)及最小二乘回归(OLS)进行比较,以验证XGBOOST模型在拟合回归效果上的优势.结果表明:XGBOOST模型的R方、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)值分别为0.75、0.95、1.36,其拟合效果要优于GBDT与OLS模型.站点平均出行距离呈现出明显的环状分布的空间异质性.SHAP归因分析结果表明:距市中心距离特征贡献最大,路网密度、土地利用混合度、公交线路数量以及住宅数量对出行距离的贡献度也相对较高;POI香农熵指数、餐饮服务点对平均出行距离的正负反馈不明显;其余指标对平均出行距离的影响均呈现出正负反馈机制结合的趋势.研究结果对交通需求分析、线路容量优化、运营效果评估等提供了数据支撑,可有效提高地铁交通便利性,满足不同区域的出行需求并改善整个地铁系统的效率和可持续性.

    地铁站点建成环境出行距离XGBOOST模型SHAP归因分析非线性关系

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    公共价值视域下PPP项目回报机制决策研究:基于PSO-TRP模型

    石世英赵方方李瑚均陈辉华...
    1634-1644页
    查看更多>>摘要：回报机制是PPP项目的核心属性,政府作为PPP项目中公共服务合作生产的关键决策主体,其回报机制的决策逻辑关系到PPP项目公共性与经济效率的平衡,这也是直接影响PPP项目成败的关键问题.首先,综合考虑PPP项目公共性、参照点效应和边际效用递减规律,提出研究假设.其次,引入三参照点理论构建PPP项目回报机制决策模型并分析其约束条件.最后,利用粒子群算法对政府在预算约束和底线逻辑情境中如何选择回报机制获取最大效用的决策问题进行案例模拟、情景仿真与方案甄选.研究发现:1)PPP项目中政府感知价值随着目标的升高而先升高后降低,呈倒"U"型分布,感知价值和努力水平随底线升高而升高,最优位置即为公共价值达到最大化.2)当政府底线一定、目标较高时,政府完全或部分将公共资源让渡给社会资本主体,选择使用者付费或可行性缺口补助模式.3)当政府心理权重值发生改变时,成功权重越大,在最优目标范围内主体会加大自身的投入程度,选择基于公共价值的冒险行为;当失败权重越大,决策主体会减少自身的投入程度,选择基于公共价值的保底行为.研究立足于公共价值视域并引入三参照点理论,构建了基于粒子群算法的PPP项目回报机制决策模型,为PPP项目政府决策研究提供了新思路,同时也为维持PPP项目公共性和实现公共价值提供了参考.

    PPP项目回报机制公共价值三参照点理论底线思维粒子群算法

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    基于1D-CNN的无砟轨道CA砂浆脱空识别

    陈宪麦李鑫海徐磊邓燚...
    1645-1655页
    查看更多>>摘要：为解决水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)脱空位置识别的难题,提出考虑CA砂浆脱空的无砟轨道模型建模与计算方案.首先,基于CRTS I型板式无砟轨道"梁-板-板"建模理论,使用非线性弹簧模拟CA砂浆脱空病害,输入扣件支点反力作为模型的激励,得到监测点位的垂向加速度数据集.其次,通过对数据集缩放、添加噪声的方式进行数据增强,增强数据集的差异,以增强识别模型的泛化性,获得更加准确的识别结果.最后,建立脱空病害的识别方法,搭建一维卷积神经网络(1D-CNN)进行CA砂浆的脱空位置识别,构建准确率、查准率和查全率等评价指标评估识别结果,使用t-SNE降维算法对结果进行可视化.对比其他3种神经网络的表现,探讨1D-CNN应用于CA砂浆脱空位置识别的优势.研究结果表明:"梁-板-板"模型反映了无砟轨道的力学本征,用于CA砂浆脱空问题的仿真模拟是可行的;通过对数据集信号缩放、添加噪声的方式进行数据增强可提高深度学习模型的性能;从深度学习的角度来看,CA砂浆脱空发生在板中造成的危害较小,应重点关注板端CA砂浆脱空的养护与维修问题;1D-CNN相比其他3种模型运算时间短,在CA砂浆脱空位置识别数据集上优势更大,识别准确率可达95%以上.研究结果为进一步提高无砟轨道结构监测的自动化和智能化水平提供参考.

    无砟轨道有限元模型CA砂浆深度学习脱空识别

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    基于同频弯扭耦合强迫振动的桥梁断面颤振导数识别方法改进

    唐煜杨源远华旭刚
    1656-1666页
    查看更多>>摘要：为拓展强迫振动法在桥梁断面颤振导数识别领域中的应用能力,采取让断面做2次同频异相的弯扭耦合简谐运动模式,理论推导出任意非零相位差条件下的桥梁断面颤振导数识别公式.以理想平板的Theodorsen解为气动力数据源,对该方法的识别能力进行数值验证,并在此基础上研究弯扭耦合运动相位差、高斯白噪声、整数倍频有色噪声对平板颤振导数识别结果的影响规律.基于Fluent软件,将该方法与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术结合,识别得到丹麦大带东桥主梁断面的颤振导数.研究结果表明:当平板气动力不包含噪声时,在任意非零相位差取值条件下,按照该方法识别所得颤振导数结果与理论值完全吻合;当平板气动力含有高斯白噪声时,在考察的3个低水平噪声条件下(5%、10%、15%),颤振导数识别误差与高斯白噪声比例水平、折算风速均成正相关,但不同颤振导数对高斯白噪声敏感程度各异;当平板气动力包含整数倍频有色噪声时,3倍频、4倍频噪声对颤振导数的识别精度影响显著,其他低倍频噪声和超高倍频噪声的影响较小,在8个颤振导数的识别结果中,H *2、H *4、A*2、A*4 对倍频有色噪声更敏感.应用该方法结合CFD数值模拟识别得到的大带东桥主梁颤振导数与既有文献结果吻合良好,经计算得到的颤振临界风速也较为接近.研究结果可满足同类桥梁颤振设计的工程计算需求.

    桥梁工程颤振导数识别强迫振动弯扭耦合计算流体动力学

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    基于SDA-SSD的轨道交通异物检测

    蒋伟梁奕肖睿徐秋然...
    1667-1676页
    查看更多>>摘要：随着城市轨道交通规模的日益扩大,异物侵限已成为城市轨道交通安全的重大隐患,基于人工智能方法开展城市轨道交通异物检测成为研究热点.相对于传统视觉相机,激光雷达具有光照不敏感、测距精度高、可远距离探测等优点,更适用于城市轨道交通场景下的安全监控和检测.面对海量的稀疏点云数据,现有基于激光雷达的目标检测方法会因三维结构信息损失产生漏检、误检问题.针对以上不足,提出一种基于结构密度感知的单阶段目标检测方法(Structure Density Aware Single-Stage Object Detector,SDA-SSD).设计体素特征聚合模块提取三维结构信息,通过三重特征融合模块将点云特征和三维结构信息融合,改善因提取高层语义而导致空间特征质量下降的问题,提升目标的检测能力.设计体素密度值用于度量样本的稀疏程度,基于体素密度值校正分类置信度,改善目标定位和分类精度不一致的问题.实验结果表明:所提算法在KITTI数据集汽车类别的平均检测精度为88.21%,检测速度为21 FPS,相较于基准网络SECOND,平均检测精度提高了2.36个百分点,检测速度提高了13%,具有较高的识别率和实时性.在城市轨道交通实际场景对所提算法进行了验证,算法在复杂场景下具有良好的检测效果,能准确识别到列车前方目标障碍物,具备较高的有效性和可行性.研究成果为城市轨道交通安全营运和人民生命财产安全提供了保障.

    智能交通激光雷达三维目标检测深度学习稀疏卷积

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    过盈配合工况下收缩管吸能特性分析及结构参数优化

    许平杨雨晖阳程星邢杰...
    1677-1689页
    查看更多>>摘要：轨道车辆收缩管在轴向冲击载荷及过盈配合下的吸能特性是吸能结构研究中的重要课题,其吸能过程依靠收缩管与锥形衬套之间的摩擦做工及收缩管的塑性变形实现,过盈配合通过影响收缩管与衬套间的接触力提高收缩管的能量耗散.为提高收缩管的吸能特性,研究过盈配合对吸能能力的影响,采用试验与有限元模型相结合的方法,基于多目标优化算法获取包括过盈量在内的收缩管最优结构参数.进行空心轴与轴套过盈静压试验,验证接触力理论公式的正确性;利用台车冲击试验研究收缩管碰撞过程中的吸能特性,构建有限元模型进行验证;推导过盈配合条件下收缩管接触表面压力的理论模型;使用全因子和Hammersley设计方法对过盈配合工况下收缩管结构参数进行研究,包括厚度(T)、过盈量(Intf)、锥角长边(αx)和收缩比(Ratio).基于此,利用移动最小二乘法(MLSM)构建峰值力(PCF)、比吸能(SEA)和平均力(MCF)的近似模型.主效应分析表明,收缩比对PCF、SEA和MCF的影响最为显著.以获取最小PCF、最大SEA以及MCF最接近设计要求650 kN为优化目标,进行全局响应面(GRSM)优化,获得最优结构配置,与初始设计相比,SEA提高28.54%,PCF降低12.37%.代理模型最优解得出的MCF与有限元模型误差为2.01%,证明构建的代理模型具有较高的精度,可用于优化计算.优化后的结构有效提高了收缩管的吸能能力,降低了碰撞的初始峰值力.

    收缩管过盈配合耐撞性设计结构参数分析多目标优化

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    基于改进DETR的机器人铆接缺陷检测方法研究

    李宗刚宋秋凡杜亚江陈引娟...
    1690-1700页
    查看更多>>摘要：铆接作为铁道车辆结构件的主要连接方式,合格的铆接质量是车辆安全稳定运行的重要保证.针对现有铆接缺陷检测方法存在检测精度低、检测点位少、检测智能化水平不高等问题,提出一种基于改进DETR的机器人铆接缺陷检测方法.首先,搭建铆接缺陷检测系统,依次采集工件尺寸大、铆钉尺寸小工况下的铆接缺陷图像.其次,为了增强DETR模型在小目标中的图像特征提取能力和检测性能,以EfficientNet作为DETR中的主干特征提取网络,并将3-D权重注意力机制SimAM引入EfficientNet网络,从而有效保留图像特征层的镦头形态信息和铆点区域的空间信息.然后,在颈部网络中引入加权双向特征金字塔模块,以EfficientNet网络的输出作为特征融合模块的输入对各尺度特征信息进行聚合,增大不同铆接缺陷的类间差异.最后,利用Smooth L1和DIoU的线性组合改进原模型预测网络的回归损失函数,提高模型的检测精度和收敛速度.结果表明,改进模型表现出较高的检测性能,对于铆接缺陷的平均检测精度mAP为97.12%,检测速度FPS为25.4帧/s,与Faster RCNN、YOLOX等其他主流检测模型相比,在检测精度和检测速度方面均具有较大优势.研究结果能够满足实际工况中大型铆接件的小尺寸铆钉铆接缺陷实时在线检测的需求,为视觉检测技术在铆接工艺中的应用提供一定的参考价值.

    铆接缺陷检测DETREfficientNet3-D注意力机制多尺度加权特征融合

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